用于发泡工艺的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年11月21日提交的、名称为“用于发泡工艺的系统和方法(SYSTEM AND METHODS FOR A FOAMING PROCESS)”的美国临时专利申请第62/770,709号的优先权。上面列出的申请的全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。

技术领域

本说明书总体上涉及用于成型聚合物材料的方法和系统。

背景技术

注射成型系统可用于注射经发泡聚合物材料以形成聚合物产品。为了节约成本地制造聚合物商品，注射成型工艺可以是自动化的。产品的质量可取决于注射成型工艺的物理条件。

发明内容

注射成型系统可用于节约成本地且高效地生产聚合物商品。制造工艺可包括将经发泡聚合物材料注射到模具中，该工艺由自动化系统执行。然而，注射成型工艺的自动化可能导致物理条件的变化，例如在用于注射熔融材料以形成经发泡聚合物材料的装置的喷嘴处的压力变化。另外，熔融材料的温度可能波动，这对聚合物材料的发泡造成不利影响。压力和/或温度的可变性可导致聚合物产品的泡孔尺寸、膨胀比和机械特性的不一致性。一种减小注射成型的聚合物产品之间的可变性的方法可包括：通过调整熔融材料到模具腔中的注射速率来控制注射装置的喷嘴压力，以在成型工艺期间沿着预设压力分布维持喷嘴压力。另一种方法可以包括将存储在注射装置中的熔融材料的温度维持在预设的熔体温度。

应当理解，提供上面的概述是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。上面的概述并不意味着标识所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方案。

附图说明

图1示出了包括可由注射成型系统形成的鞋底结构的鞋类制品的分解图。

图2示出了可用于形成鞋类制品的鞋底结构的自动注射成型机的实例。

图3示出了在注射成型机中使用以将经发泡聚合物材料递送到模具的注射装置的实例。

图4示出了可用于形成经发泡聚合物材料的材料的大粒料的实例。

图5示出了可用于形成经发泡聚合物材料的材料的小粒料的实例。

图6示出了在形成用于鞋类制品的鞋底结构期间聚合物材料的膨胀的实例。

图7示出了将经受压力反馈回路的注射成型工艺的绘制压力分布与其中没有控制腔模压力的注射成型工艺的绘制压力分布进行比较的曲线图的实例。

图8示出了由其中没有控制腔模压力的注射成型工艺得到的聚合物产品的泡孔的扫描电子显微镜图像。

图9示出了由其中控制注射装置的喷嘴压力的注射成型工艺得到的聚合物产品的泡孔的扫描电子显微镜图像。

图10示出了使用压力反馈系统以基于喷嘴压力调整填充速率来形成注射成型产品的程序的实例。

图11示出了使用温度反馈系统来调整流入模具腔中的熔融聚合物材料的温度以形成注射成型产品的程序的实例。

具体实施方式

以下描述涉及用于在自动注射成型工艺中控制物理参数(例如压力和温度)的系统和方法。注射成型工艺可用于形成聚合物产品，例如鞋的鞋底结构，如图1中鞋的分解图所示。聚合物产品的形成可以通过自动注射成型机完成。图2中示出了注射成型机的实例，其包括成排布置的多个模具。经发泡的熔融聚合物材料可通过注射装置注射到多个模具的腔中，如图3所示。聚合物材料可以是两种或更多种类型的粒料的共混物，这些类型的粒料具有在注射装置中熔融时形成单相溶液的不同组成和/或尺寸。图4和图5中示出了可用于形成聚合物材料的两种不同类型的粒料的实例。熔融聚合物材料在固化时可膨胀至比材料注射到其中的模具的腔大的尺寸。鞋的鞋底结构相对于模具的膨胀如图6所示。图7中示出了曲线图，其绘制了在通过调整聚合物材料进入模具腔的注射速率来控制腔喷嘴压力的注射成型工艺期间和在没有调整喷嘴压力的注射成型工艺期间的注射装置的喷嘴的压力分布。图8和图9中示出了比较图7的两个工艺的产品中的泡孔分布的扫描显微镜图像。在图10和图11中分别描绘了描述使用压力反馈系统来调整进入模具腔的填充速率和使用温度反馈系统来调整注射装置内的熔融聚合物材料的温度的注射成型工艺的示例程序。

注射成型可用于制造各种基于聚合物的产品，该工艺可提供多种益处，例如形成复杂的几何形状和细节、高产量、对不同材料的适应性、减少材料浪费、增强对产品颜色的控制，以及易于转化成自动化。这些益处可用于制造用于鞋类的鞋底结构，其中被配置为发泡和膨胀的熔融聚合物被注射到确定鞋底结构形状的模具中。一旦固化，鞋底结构在从模具释放时膨胀，膨胀量取决于包括聚合物组成、泡孔结构和聚合物温度的参数的组合。

由于对注射成型工艺的不充分控制，形成注射成型鞋底结构的工艺受到不一致结果的困扰。例如，工艺期间压力和温度的波动可能导致聚合物材料的泡孔尺寸、表皮厚度和密度以及机械特性如强度、刚度和产品的表面质量的变化。此外，在制造期间由于不一致的物理条件导致的聚合物材料的膨胀比的变化可能导致不可预测的且可变的鞋底结构尺寸。

本发明人已经认识到上述问题并且已经开发了用于经发泡聚合物材料的注射成型的系统和方法，这些系统和方法可以实现至少部分地克服这些问题的目的。目的之一可以是在注射成型工艺期间维持可重复的、一致的物理参数，以降低通过单一方法形成的产品之间的可变性。在一个实例中，这些目的至少部分地通过用于成型鞋底结构的方法来实现。该方法包括使熔融聚合物材料从上游装置流入模具并将熔融聚合物材料接收在模具的腔中。该方法还包括在将材料递送到模具中时维持装置的喷嘴的可重复的、均匀的压力分布。通过在维持压力分布的同时使材料流入模具中，可以降低通过该方法形成的聚合物产品的连续形成之间的可变性。因此，可以改善对注射成型产品的尺寸和物理特性的控制。在一个实例中，该方法可包括在注射熔融聚合物材料期间检测模具的腔中的压力。响应于检测到的压力，可以调整进入腔的熔融聚合物材料的流动，以便根据预定的压力分布维持所需的压力。在这样的实例中，将聚合物材料引入到最初空的腔中会产生导致喷嘴压力波动的背压。这种波动可以通过提供允许调节模具腔填充速率的闭合压力传感回路来解决。

在另一实例中，提供了一种用于成型鞋底结构的方法。该方法包括通过响应于感测的温度自动调整对注射装置的加热来维持注射装置中聚合物材料的熔体温度。该方法还包括将聚合物材料从注射装置注射到模具的腔中。通过调整聚合物材料的温度以保持在熔体温度，聚合物材料的物理状态在整个成型工艺中保持一致。在一个实例中，维持聚合物材料的熔体温度包括延迟注射到模具的腔中直到温度返回到熔体温度。这样，可以实现连续成型的鞋底结构之间的均匀性。

在另一实例中，提供了一种用于形成鞋的鞋底结构的系统。该系统包括：注射装置，该注射装置被配置为注射熔融聚合物材料并且适配有压力传感器；以及模具，该模具具有腔以从注射装置接收熔融聚合物材料。在一个实例中，系统可包括检测上游装置的喷嘴中的压力。在这样的实例中，可在喷嘴处提供压力传感器，并且可使用从传感器获得的信号来调整进入模具中的聚合物材料的流速以实现并维持喷嘴的所需压力分布。可通过使注射装置适配有响应于检测到的喷嘴压力而电子调整的螺杆来调整流速。

在另一实例中，提供了一种注射成型系统。该注射成型系统包括多个模具和至少两个自动注射装置，多个模具布置在相邻成排布置的多个室中，这些注射装置适于联接到多个模具中的端口。该注射成型系统还包括通过注射装置递送到多个模具的熔融聚合物材料，其中独立地控制来自注射装置的注射以在注射期间维持所需压力分布。在一个实例中，注射成型系统适配有控制器，该控制器包括存储在存储器中的能够由处理器执行以操作温度和压力控制组合件的指令。温度和压力控制组合件被配置为调整聚合物材料的温度并控制注射装置中的每一个的喷嘴中的压力。因此实现了对聚合物材料的温度和喷嘴的压力的一致且可重复的控制。这种新的系统和方法产生了制造质量控制的新原型，并且提出了新的方法来实现显著不同的结果。

图1示出了具有鞋面102和鞋底结构104(以下称为鞋底104)的鞋类制品100的分解图。因此，在一些实例中，鞋面102可被称为鞋类鞋面，并且鞋底104可被称为鞋类鞋底104。应了解，鞋底104的至少一部分可通过上文关于图2至图11论述的成型系统和方法形成。鞋面102也至少部分地由天然和/或合成皮革材料构成。鞋面102还示出为包括系带部分106、鞋舌108、足尖部分110和足跟部分112。然而，应了解，鞋类制品可以包括许多附加的或替代的部分。而且，鞋面102的不同部分可以由不同材料形成。例如，系带部分106可以由合成材料构成，而系带部分下面的部分可以由天然皮革材料构成。然而，至少咬合线113和/或鞋面102的下侧115可包括天然和/或合成皮革材料。鞋面102的不同部分可通过缝合、粘合剂附接、织物焊接等附接。

鞋底104可包括外底114，外底114可由设计成接触外表面(例如，道路、小路、地板等)的弹性材料构成。弹性材料可包括橡胶、弹性体材料等。鞋底104还可以包括为鞋类制品100提供缓冲的中底116。中底116可以由诸如乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)泡沫、PU泡沫等材料构成。应了解，鞋底可以包括其他组件，诸如缓冲组件(例如气囊)、保护组件(例如板)等。

鞋底104的至少一部分(例如中底116)可通过将被配置为发泡的聚合物材料(例如EVA)注射到模具中的工艺形成。聚合物材料可以与引发材料发泡和膨胀的化学或物理起泡剂混合。产品从模具中的释放允许产品在固化期之后膨胀，在固化期期间，聚合物材料的聚合物交联以为产品提供刚性和结构。产品可以膨胀的量取决于聚合物材料的组成、聚合物材料和起泡剂之间的平衡，以及注射成型工艺期间的物理条件，例如温度和压力。

注射成型工艺可以在允许在线形成多个产品的自动系统中进行。图2中示出了自动成型系统200(例如，注射成型系统)的实例。虽然成型系统200被描绘为具有封闭在成排布置的室中的多个模具，但其他实施例可包括成型系统200的组件的形式、分布、取向等方面的变化。此外，应了解，成型系统的物理参数的控制可应用于需要调整容纳熔融聚合物材料的室中的温度和/或压力的其他系统。

成型系统200可以是包括成排布置的多个室202的多工位设备。多个室202的室窗204布置在成型系统200的面向前的侧206上。室窗204提供封闭在多个室202中的每一个内的组件的视图，并且还可被配置为滑动打开以允许接近多个室202中的每一个的内部。成型系统200的面向前的侧206还可包括：多个排气口208，其用于成型系统200的内部与周围环境空气之间的空气交换；控制面板210，其邻近室窗204中的每一个；门212，其用于进入成型系统200的机械和电子组件；以及窗面板214，其用于观看机械和电子组件的状态。门212和窗面板214可定位在成型系统200的最末端处。

多个室202中的每一个可以包括容纳在多个室202内部的模具216。模具216各自包括可堆叠的上板218和下板220，例如上板218直接在下板220上方并与下板220接触，以封闭模具216的腔。腔是根据注射成型产品的所需几何形状成形的中空腔，并且适于通过模具216中的入口从注射装置接收经发泡聚合物材料。当聚合物材料的固化完成时，上板218和下板220分离以允许成型产品被移除。模具216的物理条件(例如温度和压力)可由温度和压力控制组合件控制，温度和压力控制组合件从通信地联接到多个室202的计算装置222接收命令。

计算装置222包括在成型系统200中，成型系统200可为被配置为调整成型工艺的各个方面的控制器。计算装置222包括存储器224和处理器226。存储器224可以包括易失性、非易失性、非瞬时、动态、静态、读/写、只读、随机存取、顺序存取、位置可寻址、文件可寻址和/或内容可寻址装置。另外，处理器226可以是单核或多核装置，并且在其上执行的指令可以被配置用于顺序、并行和/或分布式处理。尽管计算装置222被示为直接联接到多个室202，但是在其他情况下，计算装置222可以远程定位。在这样的实例中，计算装置222可以电子地(例如有线地和/或无线地)连接到系统中的多个室202和其他组件。

计算装置222还包括显示装置228。显示装置228可用于呈现由存储器224保存的数据的可视表示。呈现在显示装置228上的图形可以采取例如图形用户界面(GUI)和/或其他合适的界面的形式。计算装置222还包括输入装置230。在所示实例中，输入装置230是键盘的形式。输入装置可以附加地或替代地包括鼠标、操纵杆、照相机、麦克风、触摸屏或其组合等。因此，在一些实例中，用户输入可用于调整成型工艺的不同方面。附加地或替代地，自动指令可触发成型工艺中的改变。此外，在其他实施例中，可以从计算装置中省略显示装置和/或输入装置。

计算装置222还可包括条件指示器232，该条件指示器232可指示成型系统200已达到一个或多个所需操作条件(例如，注射调谐室压力和/或温度设定点、模具温度设定点、模具反压力设定点、其组合等)。因此，条件指示器232可向系统操作员指示已实现所需条件，例如用于将材料注射到模具216中的装置的所需喷嘴压力。响应于条件指示器被触发，系统操作员可经由输入装置230命令系统采取所需动作，例如调整熔融聚合物材料到模具腔中的注射速率。条件指示器232可以包括用于警告系统操作员的音频、图形和/或触觉组件。图形指示器可以包括在显示装置中和/或可以包括一个或多个用于向操作员发出信号的灯。以此方式，可手动控制成型工艺的某些方面。然而，在其他实例中，可以利用更多的自动控制策略。

传感器234还可以向计算装置222提供信号。传感器可包括温度传感器、压力传感器等。传感器可附接到或集成到注射装置和/或下游组件如多个室202中，这在本文中参考图3至图11更详细地描述。例如，注射装置和/或多个室202可包括向计算装置222发送信号的温度传感器、压力传感器和/或组合的温度-压力传感器。传感器使得系统的选定部分中的温度和压力能够被确定。

在一些实例中，系统的选定部分中的温度和/或压力可以根据系统的其他部分中的温度和/或压力传感器读数来确定(例如，估计)。另外，存储在计算装置222的存储器224中的指令(例如，代码)可包括用于实现本文所述的成型方法、工艺、技术、控制方案等的指令。因此，可将指令存储在存储器224中，这些指令使得处理器226实现本文所描述的成型系统的动作、步骤、特征等。

图3中图示注射装置300的实例，其可为成型系统(例如图2的成型系统200)中的附加组件。在一个实例中，成型系统可包括单个注射装置以将聚合物材料递送到多个模具。然而，在其他实例中，成型系统可具有两个或两个以上注射装置，这些注射装置被单独地操作以将聚合物材料注射到多个模具中的不同的单个模具中。通过配置具有两个或两个以上注射装置的成型系统，可增加生产速度。

注射装置300可以是具有内腔303的细长管状设备。注射装置300可用于将被配置为发泡的熔融聚合物材料注射到模具(例如图2的模具216)中。聚合物材料可以通过位于注射装置300的筒312上方并与之联接的存贮室305以固相(例如粒料或珠粒)的形式递送到内腔。存贮室305靠近注射装置300的第一上游端304并且被配置为漏斗状几何形状。

聚合物材料包括一种或多种热塑性聚合物。一种或多种热塑性聚合物可包括热塑性弹性体(TPE)。一种或多种热塑性聚合物可包括脂族聚合物、芳族聚合物或两者的混合物。例如，一种或多种类型的热塑性聚合物可包括包含大粒料的第一类型，大粒料如图4的大聚合物粒料400所示。大聚合物粒料400可以与由小粒料形成的另一类型的热塑性聚合物混合，例如图5的小聚合物粒料500。大粒料400可以具有与小粒料500不同的化学组成。不同尺寸的粒料的相对比例可影响聚合物材料的总体组成，以及物理条件如熔体温度、粘度、柔韧性等。

在一个实例中，一种或多种热塑性聚合物可包括均聚物、共聚物(包括三元共聚物)或两者的混合物。共聚物可以是例如无规共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物、周期共聚物或接枝共聚物。一种或多种热塑性聚合物可包括烯烃均聚物或共聚物或烯烃均聚物和共聚物的混合物。烯烃聚合物的实例包括聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)。例如，PE可以是PE均聚物，例如低密度PE或高密度PE、低分子量PE或超高分子量PE、直链PE或支链PE等。PE可以是乙烯共聚物，例如乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)共聚物、乙烯-乙烯醇(EVOH)共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-不饱和单脂肪酸共聚物等。在一个实例中，一种或多种热塑性聚合物可包括聚丙烯酸酯，例如聚丙烯酸、聚丙烯酸的酯、聚丙烯腈、聚丙烯酸乙酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯等，包括其衍生物、其共聚物及其任何混合物。一种或多种热塑性聚合物可包括离聚物聚合物。离聚物聚合物可以是例如多元羧酸或多元羧酸的衍生物。离聚物聚合物可以是钠盐、镁盐、钾盐或另一种金属离子的盐。离聚物聚合物可以是脂肪酸改性的离聚物聚合物。离聚物聚合物的实例包括聚苯乙烯磺酸盐和乙烯-甲基丙烯酸共聚物。一种或多种热塑性聚合物可以包括聚碳酸酯。一种或多种热塑性聚合物可包括含氟聚合物。一种或多种热塑性聚合物可包括聚硅氧烷。一种或多种热塑性聚合物可包括乙烯基聚合物，例如聚氯乙烯(PVC)、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇等。一种或多种热塑性聚合物可包括聚苯乙烯。聚苯乙烯可以是苯乙烯共聚物，例如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、苯乙烯丙烯腈(SAN)、苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯(SEBS)、苯乙烯乙烯丙烯苯乙烯(SEPS)、苯乙烯丁二烯苯乙烯(SBS)等。一种或多种热塑性聚合物可以包括聚酰胺(PA)。PA可以是PA6、PA66、PA 11或其共聚物。聚酯可以是脂族聚酯均聚物或共聚物，如聚乙醇酸、聚乳酸、聚己内酯、聚羟基丁酸酯等。聚酯可以是半芳族共聚物，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。一种或多种热塑性聚合物可包括聚醚如聚乙二醇或聚丙二醇，包括其共聚物。一种或多种热塑性聚合物可包括聚氨酯，包括衍生自芳族异氰酸酯如二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)的芳族聚氨酯，或衍生自脂族异氰酸酯如六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的脂族聚氨酯，或芳族聚氨酯和脂族聚氨酯的混合物。

任选地，除了一种或多种热塑性聚合物之外，聚合物材料还可包括交联剂。交联剂可以是基于过氧化物的交联剂，例如过氧化二异丙苯。任选地，除了一种或多种热塑性聚合物之外，聚合物材料还可以包括一种或多种填料，例如玻璃纤维、粉状玻璃、改性或天然二氧化硅、碳酸钙、云母、纸、木屑、改性或天然粘土、改性或未改性的合成粘土、滑石等。

具体地，在一个实例中，聚合物材料可以包括EVA和/或热塑性聚氨酯(TPU)，并且成型系统可以产生成型鞋类组件(例如，鞋面、中底和/或外底)。然而，本文所述的成型系统和工艺对鞋类工业以外的领域(例如汽车工业、航空航天工业、包装工业、体育用品工业等)具有深远的适用性。因此，成型系统可经设计以在任何前述领域中制造各种各样的制品。如本文所述，制品可以是任何前述工业或其他合适工业中使用的任何物体、部件、组件、产品等。

当聚合物材料进入注射装置300的筒312时，聚合物材料可经由联接到筒312的加热装置307加热。应了解，加热装置307可以增加筒312的温度，这又可以增加聚合物材料的温度。加热装置307可由图2所示的计算装置222控制。

起泡剂递送组合件309也在加热装置307下游和喷嘴306上游的区域在注射装置300的第二端308处联接到注射装置300的筒312，第二端308在第一端304的下游。起泡剂递送组合件309包括起泡剂存储装置311和起泡剂阀313。起泡剂导管315在起泡剂阀313和起泡剂存储装置311之间延伸。起泡剂阀313适于调整流入筒312的起泡剂的量。例如，起泡剂阀313可以打开/关闭以允许起泡剂在某些操作条件期间流入筒312并且防止起泡剂在其他操作条件期间流入筒。此外，起泡剂阀313可以具有多个不同的打开位置，从而允许递送到筒312的起泡剂的流速被调整。

另一起泡剂导管317在起泡剂阀313和筒312之间延伸。具体地，起泡剂导管317通向其中容纳有螺杆310的筒312的内室303。起泡剂可流入筒中的熔融聚合物材料中以形成熔融单相溶液(SPS)。因此，在一些实例中，熔融SPS可包括熔融聚合物材料和溶解在其中的起泡剂。

起泡剂可以是在加热时形成气体的化学起泡剂。例如，化学起泡剂可以是偶氮化合物，例如偶氮二甲酰胺、碳酸氢钠，或可以与注射装置300的筒312中的聚合物材料混合的异氰酸酯。或者，化学起泡剂可以已经结合到由聚合物材料形成的粒料中并作为预成形混合物引入到注射装置中。

其他实例可以包括代替化学起泡剂或除化学起泡剂之外的物理起泡剂。具体地，在一些实例中，起泡剂可以包括氮气和/或二氧化碳。然而，可使用其他合适的起泡剂，例如烃(例如戊烷、异戊烷和/或环戊烷)、氢氯氟烃(HCFC)、其混合物等。其他实例可以包括化学起泡剂。此外，存储在起泡剂存储装置311中的起泡剂可以作为超临界流体(SCF)存储在和/或注射到筒312中。

注射装置300可包括在第一端304处的驱动马达302。驱动马达302联接到螺杆310，螺杆310在注射装置300的筒312内延伸注射装置300的第一端304和第二端308之间的距离的一部分。螺杆310可定位在筒312内，使得螺杆310的尖端314在喷嘴306与筒312合并的区域中与内腔303的内表面间隔开。

驱动马达302可以如弯曲箭头316所示旋转螺杆310，和/或如箭头318所示在筒312中推进和缩回螺杆310。在一个实例中，驱动马达302可以是提供螺杆调整功能的电动马达。螺杆310的旋转使SPS向下游流过筒312。由驱动马达302引起的螺杆310在筒312中朝向喷嘴306的前进增加了螺杆310的尖端314下游的内腔303中的压力。内腔303可填充有SPS，并且增加螺杆310的尖端314下游的压力增加SPS的压力，从而将聚合物材料推出筒并穿过喷嘴306。在其他实例中，可使用单独的致动器来旋转和推进/缩回螺杆。

螺杆310下游的筒312的部分326在注射装置300的操作期间积聚熔融聚合物材料(例如，熔融SPS)。部分326因此可以提供容纳熔融聚合物材料和起泡剂两者的分段区域。然而，在另一实例中，部分326可仅容纳熔融聚合物材料。在所图示的实例中，温度传感器328示出为布置在螺杆310下游的筒312的部分326中且与计算装置222电子连通，如图2中所示。温度传感器328被配置为测量筒312中的熔融聚合物材料的温度。此外，压力传感器330定位在注射装置的喷嘴306中以测量喷嘴306中的压力。然而，在其他实例中，已设想附加的或替代的合适传感器位置，例如喷嘴306与螺杆310之间的其他位置。此外，在其他实例中，可使用单个传感器来测量温度和压力两者，可将附加的温度和/或压力传感器联接到筒或系统中的其他位置。提供相关信息(例如温度、压力等)的其他传感器也可定位于模具327内或自动成型系统(例如图2的自动成型系统200)的流道或浇口内。

注射装置300的喷嘴306适于联接到模具327中的入口322。在一些实例中，注射装置300的喷嘴306可包括阀(图3中未示出)，该阀可在打开位置和关闭位置之间致动，打开位置允许SPS从喷嘴306通过入口322流入模具327的腔324中，关闭位置阻止SPS流过喷嘴306并将SPS保持在喷嘴306和螺杆310的筒312内。阀可调整到打开位置和关闭位置之间的位置，以调节SPS从筒312到腔324的流动，阀的位置由图2的计算装置222控制。然而，在其他实例中，注射装置300可不包括喷嘴306中的阀，并且SPS从喷嘴306到模具327中的流动可仅通过驱动马达302旋转螺杆310来控制。因此，计算装置可使用从压力传感器330接收的信息来改变模具腔324中的熔融SPS的注射速率，以基于在填充模具腔324期间产生的检测到的背压来维持预定压力分布。来自温度传感器328的信息可用于调节供应到加热装置307的功率以调整筒312的温度，并且因此调整SPS的温度，以将温度维持在聚合物材料的熔体温度。

在注射到模具腔中期间SPS的温度和在注射成型工艺期间并发的腔压力可对聚合物产品的物理特性具有显著影响。在一个实例中，对于给定组成，在烘烤或固化期之后SPS的膨胀比的一致性可依赖于模具腔的压力控制的可重复性。给定的组成可以是大粒料和小粒料的设定比率，例如分别是图4和图5的大粒料400和小粒料500，以及添加的起泡剂的量。在大粒料与小粒料的比率维持恒定的情况下，注射成型鞋底之间的膨胀比的变化可归因于在模具中发生的注射成型工艺期间的物理参数。熔融SPS可被配置为当发生热或化学诱导的聚合物交联时膨胀。在图6中通过已从模具602移除的一组鞋底600的实例描绘产品相对于由模具的腔确定的初始尺寸的膨胀。

由SPS形成的鞋底组600在模具602的腔604内的膨胀被抑制，直到模具602被打开并且上板606与模具的下板608分离。腔604包括安置在模具602的上板606中的上部分610和安置在下板608中的下部分612。上板606可以具有与下板608类似的外部形状，腔604的上部分610布置在上板606的底面614中。当在注射成型工艺期间组装上板606和下板608时，上板606的底面614与下板608的顶面616面共享接触。腔604的上部分610位于上板606的底面614中，而腔604的下部分612位于下板608的顶面616中，使得当上板606和下板608面共享接触时，腔604的上部分610与腔604的下部分612对准并直接位于腔604的下部分612之上。

腔604的上部分610和下部分612可包括沿腔604的表面形成凸起或凹陷的几何图案，这些凸起或凹陷被转移到鞋底组600的表面。例如，在图6中描绘了具有从腔604的上部分610压印的图案的鞋底组600的顶表面618。腔604的侧表面620可被纹理化以赋予鞋底组600的侧表面622所需的纹理化或图案化。此外，腔604的下部分612适配有从入口626分支的通道624，入口626和通道624将模具602周围的空气流体联接到腔604内部的空气。

入口626可提供通向模具602的腔604的开口，熔融SPS注射到该开口中以在组装模具602(例如，上板614和下板608面共用接触)时填充腔604的内部体积的至少一部分。入口626可被配置为直接联接到注射装置的喷嘴，例如图3的注射装置300的喷嘴306。喷嘴可以插入到入口626中，以通过入口626和通道624使SPS流入到腔604中，同时使泄漏或溢出导致的材料损失最小。

在烘烤期之后，一旦从腔604的边界释放固化的、硬化的聚合物材料，鞋底组600的尺寸可相对于腔604的尺寸增大。例如，鞋底组600可膨胀至腔604的尺寸的110％、145％或160％，这取决于在注射成型工艺期间施加在熔融聚合物材料上的条件。例如，在完成固化时，一个模具的一个腔和另一个模具的另一个腔之间的最终压力差可能导致不同的膨胀比。鞋底组600的特性，例如耐久性和柔韧性，可以根据SPS的膨胀程度而显示出差异。因此，在注射成型工艺期间减小和控制腔压力的变化可允许增加对鞋底组600的膨胀比的控制。通过在注射期间在注射装置喷嘴处可重复地维持压力分布，可使模具之间的最终腔压力均匀。

例如，优选的膨胀比可以是145％。可以估计用于聚合物材料设定组成的注射装置的喷嘴的压力分布。在注射期间喷嘴的压力可被测量并用于调整SPS进入腔604的流速以符合预定的压力分布。腔压力可基于喷嘴压力来估计，喷嘴压力通过将注射装置的喷嘴配置有压力传感器(例如图3所示的压力传感器330)来测量。使注射装置适配有在喷嘴处的压力传感器可在闭环系统中提供瞬时压力反馈，该瞬时压力反馈允许控制器(例如，图2的计算装置222)响应于归因于模具腔中的压力升高的背压而立即调整注射装置的注射速率。

例如，SPS在模具腔中的快速注射(例如注射装置的电控螺杆的快速旋转)可由于腔的体积减小而产生背压。腔中背压的检测可允许注射速率立即降低，从而耗散过量压力并使腔压力返回到所需压力。相反，例如由于缓慢的注射速率，如果检测到腔中的压力降低，注射速率可以增加直到获得目标压力。压力传感器在喷嘴处的定位使得当喷嘴插入到入口中时能够精确测量腔压力。

通过根据压力分布维持腔压力，可以实现在注射成型工艺期间腔压力的可重复性，从而带来聚合物产品的一致膨胀比。图7中示出了诸如图3的注射装置300的第一注射装置的喷嘴的压力的曲线图700，以图示当喷嘴适配有向控制器(例如，图2的计算装置222)提供压力反馈的压力传感器时注射装置喷嘴的压力的第一曲线702(实心粗线)的实例。控制器可通过致动使注射装置喷嘴的螺杆旋转的驱动马达和/或基于喷嘴中检测到的压力调整喷嘴中的阀的位置来调节熔融聚合物材料(SPS)到第一模具的腔中的注射速率。可以将压力与预设的压力分布进行比较，该预设的压力分布特定于熔融聚合物材料或模具腔的温度或温度范围，并且可以根据测量的压力与压力分布的偏差来调整注射速率。

曲线图700的x轴呈现时间，并且曲线图700的y轴呈现压力。第一曲线702示出了在形成聚合物产品例如鞋的鞋底结构期间第一注射装置的喷嘴中的压力。喷嘴被插入到第一模具的入口中以使被配置为发泡和膨胀的熔融SPS流入第一模具的腔中。压力反馈系统的曲线702在下文中称为压力反馈曲线702。

压力反馈曲线702与在形成聚合物产品期间第二注射装置的喷嘴的测量压力的第二曲线704重叠。注射到第一模具中的熔融SPS类似地通过第二注射装置注射到第二模具的腔中。然而，第二注射装置未被配置为向控制器提供实时压力测量，并且喷嘴压力未用作调整聚合物材料到第二模具中的注射速率的感觉反馈。此后，第二注射装置中的压力的曲线704被称为非受控曲线704。

曲线图700中指示了四个间隔：T

未受控曲线704也随着第二注射装置的筒填充有聚合物材料而快速升高。注射速率不被调整，并且由于第二模具的腔填充SPS而产生的背压，在第二注射装置的喷嘴中检测到的压力激增到比压力受控曲线702高的压力。测量的压力逐渐降低到与曲线702在T

在保持阶段T

第二模具的第一估计腔压力由曲线710中的虚线表示，并且由腔压力的升高表示的固化和膨胀直到T

在T

曲线708所示的第一模具中SPS的固化在T

曲线图700中描绘的曲线示出压力反馈系统允许在维持均匀的喷嘴压力时更早地引发SPS的固化。此外，在填充模具腔期间一致的喷嘴压力可带来在复制模具中形成的产品之间聚合物产品的物理属性(例如表皮厚度和泡孔尺寸)的变化减小。可以通过控制SPS的温度来进一步提高聚合物产品的迭代之间的均匀性。

可通过将注射装置的筒内的熔融聚合物材料的温度维持在材料的熔体温度来增强注射成型的聚合物产品的特性的一致性。熔体温度可取决于聚合物材料的组成。例如，熔体温度可根据大粒料和小粒料(例如图4和5中所示的大粒料400和小粒料500)的比例而变化，并且还可受到发泡剂和交联剂的相对量的影响。

当注射装置的筒的温度降到熔体温度以下时，SPS的粘度可增加，从而降低SPS进入模具腔的流速并降低腔压力。当筒的温度升高到熔体温度以上时，可能发生SPS的过度蒸煮，进而改变SPS的泡孔结构和降低聚合物产品的物理特性。例如，SPS的粘度可能大大降低，进而影响材料发泡和膨胀的能力。此外，由于在注射之间对筒进行清洗以将过度蒸煮的聚合物材料从注射装置中排出，所以高于熔体温度的筒温度的波动可能导致材料浪费增加。

通过使注射装置在筒中适配有温度传感器(例如图3所示的温度传感器328)，可以减小注射装置的筒中温度变化的可能性。温度传感器检测筒中熔融SPS的温度并将信息发送到控制器。控制器可将命令发送到注射装置的加热装置(例如图3的加热装置307)，以调整递送到加热装置的功率，从而产生筒的所需温度。这样，通过控制器与加热装置通信联接的温度传感器提供封闭的反馈系统以调节筒的温度。如果筒温度降低到熔体温度以下，则SPS的注射可延迟直到温度升高到目标温度。聚合物材料暴露于高于熔体温度的温度的可能性降低。温度反馈允许筒的温度维持在熔体温度，从而减少由于过度加热聚合物材料而浪费的材料量。

反馈压力系统和反馈温度系统可在一些实例中组合使用，或在其他实例中独立使用。包括注射装置的喷嘴处的压力检测和筒中的温度测量两者的注射成型系统的配置可实现对聚合物产品的所需材料特性组的高度一致性。一种这样的特性是泡孔尺寸。当SPS发泡和膨胀时，在材料内可能形成气穴。气穴或泡孔封闭在聚合物材料层内。整个聚合物产品的柔韧性、耐磨性、拉伸强度和其他机械特性的均匀性可以通过生成类似尺寸的泡孔来获得。

在图8的扫描电子显微镜(SEM)图像中示出了通过注射成型工艺生产的聚合物材料的第一泡孔结构800的实例。具有第一泡孔结构800的聚合物材料可以在不使用如上所述的压力反馈系统或温度反馈系统的情况下形成。第一泡孔结构800包括多个具有一定范围的泡孔直径的泡孔802。如第一泡孔结构800的分解图804所示，泡孔尺寸在直径174微米到235微米之间变化。

聚合物材料的第二泡孔结构900的实例的SEM图像在图9中示出，图9描绘了具有更均匀的泡孔直径和分布的泡孔。第二泡孔结构900通过注射成型工艺形成，其中至少应用压力反馈系统，并且在一些实例中，还采用附加的温度反馈系统。虽然观察到了泡孔尺寸的一些变化，但第二泡孔结构900中的泡孔尺寸的总范围比第一泡孔结构800窄。此外，第二泡孔结构900的多个泡孔902具有比第一泡孔结构800的多个泡孔802总体更小的尺寸，平均直径为82微米。第二泡孔结构900的多个泡孔902的较小尺寸允许每个泡孔被聚合物材料的较厚层或表皮包围，从而增加多个泡孔902和由聚合物材料形成的聚合物产品的结构完整性。

图10中示出了用于注射成型工艺以形成聚合物产品(例如鞋的鞋底结构)的程序1000的实例。注射成型工艺的成型系统可包括具有布置成一排室的内腔的多个模具，每个室封闭多个模具中的模具。自动注射装置(例如图3的注射装置300)可配置有筒以接收和存储与化学起泡剂混合的聚合物材料(例如以形成SPS)。在一个实例中，注射装置可包括附加的交联剂、推动SPS通过注射装置的电子控制的螺杆，以及适于联接到模具中的入口的喷嘴。注射装置的喷嘴可包括压力传感器(例如图3的压力传感器330)，以在注射装置将SPS注射到模具中时检测喷嘴的压力。压力传感器和驱动螺杆旋转的马达可适于与控制器(例如图2的计算装置222)电子通信，该控制器被配置为接收感觉信息并将命令发送到成型系统的致动器。

在1002处，程序包括：用具有小粒料和大粒料的预设共混物的聚合物材料填充注射装置的筒，该预设共混物包括与化学起泡剂和交联剂混合的聚合物材料，以及提供材料的固定组成。筒被加热以熔化材料，从而形成熔融SPS。该程序包括在1004处将熔融SPS注射到模具的腔中。当注射SPS时，喷嘴的压力由压力传感器在1006处监测。喷嘴压力被传递到控制器并与存储在控制器的存储器中的预设压力分布进行比较。

在1008处，基于检测到的腔压力调整填充速率或注射速率。例如，如果检测到压力升高到压力分布的压力设定以上，则可以降低填充速率直到压力返回到目标压力。作为另一实例，如果腔压力降低到低于压力分布的压力设定，则可以增加填充速率直到压力达到目标压力。

在1010处，程序包括固化熔融SPS。固化材料包括注射交联剂，如过氧化物(如果还没有加入)，或活化已经与聚合物材料混合的交联剂，以诱导聚合物交联。与1010同时，控制器在1012命令清除存储在注射装置筒中的剩余SPS。注射装置在1014处移动到邻近模具，其中注射装置的筒填充有新鲜SPS，并且在1002处返回到程序的开始。

图11中示出了用于注射成型工艺以形成聚合物产品(例如鞋的鞋底结构)的程序1100的实例。注射成型工艺的成型系统可包括具有布置成一排室的内腔的多个模具，每个室封闭多个模具中的模具。自动注射装置(例如图3的注射装置300)可配置有筒以接收和存储与起泡剂混合的聚合物材料。在一些实例中，注射装置可包括附加的交联剂(例如，以形成SPS)、推动SPS通过注射装置的电子控制的螺杆，以及适于联接到模具中的入口的喷嘴。注射装置的筒可包括温度传感器(例如图3的温度传感器328)，以检测注射装置的筒内的聚合物材料的温度。温度传感器和驱动螺杆旋转的马达可适于与控制器(例如图2的计算装置222)电子通信，该控制器被配置为接收感觉信息并将命令发送到成型系统的致动器。

在1102，该程序包括用具有小粒料和大粒料的预设共混物以及起泡剂和交联剂的聚合物材料填充注射装置的筒，从而提供聚合物材料的固定组成。在1104处调整注射装置的筒温度。调整筒温度可以包括在控制器处从筒中的温度传感器接收信号，该信号传递筒中检测到的温度，该温度也是筒中SPS的温度。在1106处，控制器将筒温度与SPS的预设熔体温度进行比较，其中熔体温度取决于聚合物材料的组成。例如，查找表可以存储在控制器的存储器中，其中聚合物材料的化学组分的比率作为输入，并且相应的熔体温度作为输出，该输出适于作为筒温度的温度设定点。检测到的筒温度与熔体温度之间的差可用于通过调整到注射装置的加热装置的功率输出来校正筒温度。

例如，如果筒的温度低于熔体温度，那么可增加加热装置的功率，直到温度达到熔体温度且在熔体温度下保持例如5秒的持续时间。作为另一实例，如果确定筒中的温度高于熔体温度，那么可降低加热装置的功率以允许SPS冷却直到温度降低到熔体温度。将筒温度调整到熔体温度可以包括以连续较小的增量增加和降低加热装置的功率的连续间隔，直到筒温度稳定在熔体温度。此外，将筒中的SPS暴露于高于熔体温度的温度达阈值时间段(例如10秒)可导致清洗注射装置以降低将过度蒸煮的材料注射到模具中的可能性。

返回到1106，如果筒和SPS的温度不处于熔体温度，则程序返回到1104以继续调整加热装置的功率从而修改SPS的温度。如果检测到筒温度处于熔体温度，则程序继续到1108以将熔融SPS注射到模具的腔中，同时将筒温度维持在熔体温度。在1110处，程序包括将注射装置移动到另一邻近模具。除非检测到筒的温度升高到熔体温度以上超过阈值时间段，如上文所描述，否则在注射到多个模具之间不清洗注射装置，从而减少用于在每一模具之间转换的时间段并且减少浪费SPS的量。程序返回到1102以重复程序1100。

应了解，尽管压力反馈系统和温度反馈系统在图10和图11的程序1000和1100中分别示出为独立的系统，但是其他实例可以包括协同操作的两个系统。在此类系统中，可延迟将SPS注射到模具中，直到确定腔压力与压力分布的压力设定匹配且筒温度处于熔体温度为止。将压力反馈和温度反馈两者应用到单个注射成型系统中可以增强聚合物产品的一致性，从而增加效率并且降低由浪费的材料引起的成本。

这样，聚合物产品可以通过注射成型工艺制造。该注射成型工艺可以是自动的，并且包括位于多个模具上游的注射装置，该注射装置适于联接到多个模具以将熔融聚合物材料注射到多个模具中的每一个的腔中。注射装置的喷嘴可适配有压力传感器，其中压力传感器可包括在将喷嘴的压力传递到控制器的压力反馈回路中。作为响应，控制器可指示注射装置的电子致动螺杆旋转并且以将腔压力维持在根据预设压力分布的压力的速率将聚合物材料推入腔中。另外，注射装置的筒被配置为存储聚合物材料并且包括加热该筒的加热装置，该筒可以适配有温度传感器以检测筒内的聚合物材料的温度。温度传感器可以是温度反馈回路中的组件，该温度反馈回路包括将筒的温度传递到控制器。控制器可命令调整对筒的加热以将聚合物材料的温度维持在材料的熔体温度。压力反馈回路可以增加聚合物产品的物理特性的均匀性(包括膨胀比和泡孔直径的一致性)，并且还增加在注射成型工艺期间基于压力的条件的可重复性。温度反馈回路可减少在注射成型工艺期间由温度波动引起的材料浪费量，该材料浪费量可使聚合物材料降级。总之，提高了注射成型工艺的效率和产量。

图1至图6示出了各种组件相对定位的示例配置。如果示出为彼此直接接触或直接联接，则至少在一个实例中，此些元件可以分别被称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个实例中，示出为彼此邻接或邻近的元件可以分别彼此邻接或邻近。作为一个实例，组件彼此面共享接触地放置可以被称为面共享接触。作为另一个实例，在至少一个实例中，彼此分开定位并且其间仅具有一个间隔且没有其他组件的元件可以被称为如此。作为又一个实例，示出为在彼此的上方/下方、在彼此的相对侧或在彼此的左边/右边的元件可以相对于彼此被称为如此。此外，如图所示，在至少一个实例中，最上面的元件或元件的点可以被称为部件的“顶部”，并且最下面的元件或元件的点可以被称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以相对于这些图的竖直轴线并且用于描述这些图的元件相对于彼此的定位。因而，在一个实例中，示出为在其他元件上方的元件被竖直地定位在其他元件的上方。作为又一个实例，这些图内描绘的元件的形状可以被称为具有这些形状(例如，诸如圆形的、直的、平面的、弯曲的、倒圆的、倒角的、成角度的等)。此外，在至少一个实例中，示出为彼此相交的元件可以被称为相交元件或彼此相交。此外，在一个实例中，示出为在另一元件内或示出为在另一元件外的元件可以被称为如此。

以下权利要求特别指出了被认为是新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指“一个”元件或“第一”元件或其等价物。此些权利要求应当理解为包括一个或多个此些元件的结合，既不需要也不排除两个或多个此些元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可以通过本权利要求的修改或者通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护。此些权利要求，无论在范围上比原始权利要求更宽、更窄、相同或不同，也被认为包括在本公开的主题内。